我国食用菌栽培产生的菌糠因利用率低而被大量废弃,遗弃的菌糠霉变后产生的霉菌等微生物的扩散会给周边的食用菌栽培造成不利影响,并带来严重的环境污染问题。有研究表明,食用菌菌糠的粗蛋白含量在10%左右,粗纤维含量在15%~30%之间,粗脂肪含量约5%,并且含有丰富的氨基酸和矿质,其营养价值与麸皮相当,因此菌糠被较为广泛地应用于饲料开发等研究中[1~3]。另一方面,由于菌糠具有良好的持水和透气能力,可以作为优良的园艺基质应用于土壤改良,可以改善土壤的营养状况,也可以改善粘性土壤的团粒结构,使土壤疏松,增强土壤的透汽性、透水性和持水能力,并在一定程度上有利于植物对病虫害的抵抗[4~8]。
从已报道的关于菌糠作为栽培基质使用的研究来看,菌糠料一般是经过堆积发酵处理或不经处理而直接使用,只是利用了其透气和保水性能,但肥效较差,未能充分开发出菌糠料的实际利用价值。本文对蘑菇菌糠进行了“二次增效发酵”处理,并将发酵料与蛭石复配后进行了园艺栽培实验,使蘑菇菌糠的利用效果大大提升。
1 材料与方法
1.1材料和试剂
蘑菇菌糠为嘉兴市本地菇农栽培双孢蘑菇后的废弃培养料,自然风干待用。腐熟剂购于北京神农采禾生物科技有限公司。沼液为嘉兴市余新镇养猪场所收集粪水经固液分离后,将液体入沼气池发酵后所得。两个增效菌,高纤维素酶活力菌株jxu52和高半纤维素酶活力菌株jxu142为本实验室从菌糠堆积发酵料中分离纯化所得(结果将另文发表)。所用化学试剂均为分析纯。
增效菌的发酵培养基(g/L):葡萄糖 5,木屑 15,麸皮 15,酵母膏 10,KH2PO4 0.1,MgSO4 0.5,pH 5.5。
1.2方法
1.2.1蘑菇菌糠的发酵
1.2.1.1预发酵
蘑菇菌糠的二次增效发酵分两个阶段操作和管理,先将蘑菇菌糠进行传统堆积发酵,即预发酵,目的是将基质预腐;然后将预腐料与腐熟剂和营养添加剂等进行适当配合,进行第二次发酵,提高菌糠料的腐熟程度和肥效。
在预发酵中,每1000 kg蘑菇菌糠加水500~700 kg,使其含水量达40%左右,然后将混合均匀的菌糠建堆,堆体宽度和高度均为2 m,长度据堆料的实际量而定。当堆料温度达到50 ℃以上时维持7 d,然后翻堆,将料堆内外上下的菌糠翻转互换,再按上述宽度和高度建堆继续发酵,堆温达到50 ℃以上后维持7 d,预发酵结束。
1.2.1.2增效菌液的制备
菌种活化:将菌株jxu52和菌株jxu142分别从斜面保藏菌种接入装有100 mL发酵培养基的250 mL三角瓶,于170 r/min, 25 ℃恒温振荡培养48 h;培养液作为种子以2%的接种量接入装有7.5 L发酵培养基的10 L发酵罐中,发酵过程中发酵罐通过加酸或加碱自动调节,维持发酵液pH 5.5,温度为25 ℃,通风量为0.2 vvm,至发酵液中纤维素酶活力和半纤维素酶活力分别达到5.0 U/mL和3.0 U/mL以上时终止发酵,发酵液直接用于二次增效发酵过程。
1.2.1.3第二次发酵
第二次发酵的基质为:预发酵料1000 kg、腐熟剂2 kg、增效菌液20 L、沼液100 kg,另加水使堆料的含水量约为65%。建堆发酵操作管理方法和发酵时间同预发酵一致,发酵结束后打开料堆,使发酵料风干至含水量降至低于15%,装袋备用。
1.2.2蘑菇菌糠料与蛭石混配及性状测定
根据不同栽培要求,将蛭石与二次增效发酵菌糠按相应比例制成不同栽培用基质,然后测定其理化性能,主要包括基质容重、最大持水量、吸水力、基质电导率(EC)值、pH值、阳离子交换量等指标[9,10]。参照中华人民共和国农业行业标准(NY 884-2004)的相关规定,进一步测定了菌糠发酵前后其组分中粗纤维、粗蛋白、粗脂肪、总有机质、基质碳氮比和单位质量活菌数等指标。
1.2.3栽培试验
在自控温室中用菌糠蛭石混合基质栽培辣椒和茄子,对照草碳土蛭石的混和基质,考察它们在栽培期植株生长势和平均单株产量、品质性状等,具体操作参照[11]。
2 结果与分析
2.1菌糠发酵前后理化性状和成分比较
发酵前后的菌糠理化性能测定结果如表1,根据结果,菌糠在预发酵后的吸水力、EC值和CEC等指标均有显著提高,其中CEC的提高有利于作为栽培基质使用时对养分的吸收和缓冲,是优质栽培基质的基本要求。可见通过二次增效发酵,菌糠料的物理性能(容重、吸水力、最大持水量等)和化学性能都有较大程度的提高和改良。
菌糠经过预发酵和二次增效发酵后的各种成分测定结果见表2,发酵后各有机质组分和活菌数发生了显著变化,粗纤维含量下降了5.8%,而粗蛋白和粗脂肪分别提高了1.3%和0.7%。总有机质相对含量下降了0.6%,可能的原因是因为蘑菇菌糠中有覆土,随着发酵中微生物的代谢活动对有机质的降解,使得菌糠中有机质的相对含量有所下降。碳氮比下降了6.2%,使得基质的可利用程度得到很大的提高。活菌数的提高是发酵过程中菌糠料所有性能变化最为显著的指标,达到了生物有机肥的国家标准。
2.2菌糠基质复配对其理化性能的影响
菌糠发酵后理化性能得到了较为显著的改善,但部分指标尚不符合优良栽培基质的需要,如水分扩散性能差,基质EC值过高,不适宜直接使用。将其与具有高吸水性的蛭石混配,对基质的理化性能有一定的改良作用。不同比例的混配结果见表3。
从表3可以看出,随着蛭石比例的增加,基质的理化性状得到改善,容重变小,最大持水量和吸水力提高,EC值有明显降低。阳离子交换量大的基质缓冲性强,但由于蛭石的阳离子交换量较菌糠小,故随着蛭石比例的提高,混配基质的阳离子交换量也随之降低。综合考虑理化性能和混配基质的经济性,选用菌糠与蛭石6∶4作为栽培试验配方。
2.3菌糠复配基质的栽培应用
以菌糠蛭石(6∶4)的混配基质和传统的草炭蛭石(6∶4)基质进行辣椒和茄子的生产性栽培试验,比较菌糠基质和传统草炭基质的栽培效果,结果见表4和表5。
从表4和表5可以看出,用混配后的菌糠蛭石基质栽培辣椒和茄子,生长情况与使用草炭蛭石基质相当,但菌糠发酵料的成本远低于草炭,使用菌糠蛭石基质栽培的效益较好。
3 讨论
通过二次增效发酵,蘑菇菌糠作为园艺栽培基质的理化性能有了较大的提高,所有指标均达到生物有机肥的国家标准;在辣椒和茄子栽培中的初步应用表明,蘑菇菌糠发酵料与蛭石的混配基质与传统的草炭蛭石混配基质相比,有较好的经济效益。但是,由于基质发酵时通常会产生比较多的可溶性物质,导致基质EC值过高,所以一般不用于育苗;而且在栽培使用时,苗期应浇灌清水和低浓度营养液,逐渐过渡到正常营养液灌溉,以避免烧苗现象发生。要防止使用未经腐熟的菌糠而使栽培失败。通过合理操作和管理,蘑菇菌糠混配基质的生产和应用既解决了菌糠废弃料对环境造成的污染问题,又为园艺生产提供了良好的栽培基质原料,可成为食用菌产业可持续发展的有效途径之一。
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摘自：食用菌学报 □ 李加友 苗淑杏 姚祥坦 原标题：“蘑菇菌糠二次增效发酵及其作物栽培应用”
